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JP5185726B2 - Vaporizer, thin film forming apparatus, and MOCVD apparatus - Google Patents

Vaporizer, thin film forming apparatus, and MOCVD apparatus Download PDF

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JP5185726B2
JP5185726B2 JP2008210130A JP2008210130A JP5185726B2 JP 5185726 B2 JP5185726 B2 JP 5185726B2 JP 2008210130 A JP2008210130 A JP 2008210130A JP 2008210130 A JP2008210130 A JP 2008210130A JP 5185726 B2 JP5185726 B2 JP 5185726B2
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昌樹 楠原
幹夫 土井
優 梅田
満 深川
洋一 菅野
内澤  修
康平 山本
俊勝 目黒
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Watanabe Shoko KK
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Description

本発明は、気化器、薄膜形成装置及びMOCVD装置に関する。   The present invention relates to a vaporizer, a thin film forming apparatus, and an MOCVD apparatus.

DRAMの開発において問題となるのは、微細化にともなう記憶キヤパシタンスである
。ソフトエラーなどの点からはキャバシタンスは前の世代と同程度が要求されるため何ら
かの対策を必要としている。この対策として1Mまでのセル構造はプレーナ構造であった
ものが、4Mからスタック構造、トレンチ構造と称される立体構造が取り入れられ、キヤ
パシタ面積の増加を図ってきた。また誘電膜も基板Siの熱酸化膜からポリSi上で熱酸
化膜とCVD窒化膜を積層する膜(この積層された膜を―般にON膜という。)が採用さ
れた。l6MDRAMでは、さらに容量に寄与する面積を増加させるため、スタック型で
は側面を利用する厚膜型、プレートの裏面も利用するフィン型などが取り入れられた。
A problem in the development of DRAMs is memory capacitance associated with miniaturization. From the standpoint of soft errors, the capacity is required to be the same as that of the previous generation. As a countermeasure, the cell structure up to 1M is a planar structure, but a solid structure called a stack structure or a trench structure has been introduced from 4M, and the capacitor area has been increased. As the dielectric film, a film in which a thermal oxide film and a CVD nitride film are laminated on poly-Si from a thermal oxide film of the substrate Si (this laminated film is generally referred to as an ON film) is employed. In the 16M DRAM, in order to further increase the area contributing to the capacity, the stack type has adopted a thick film type that uses the side surface, a fin type that also uses the back surface of the plate, and the like.

しかし、このような立体構造ではプロセスの複雑化による工程数の増加ならびに段差の
増大による歩留りの低下が問題視され、256Mビット以降の実現は困難であるとされて
いる。そのため現在のDRAMの構造を変えずに更に集積度を増加させるための1つの道
として、キヤパシタンスの誘電体を誘電率の高い強誘電体のものに切り替えていく方法が
考え出された。そして、誘電率の高い誘電体薄膜としてTa25、Y23、HfO2など
が高誘電率単金属常誘電体酸化物の薄膜がまず注目された。それぞれの比誘電率はTa2
5が28、Y23が16、HfO2が24程度であり、SiO2の4〜7倍である。
However, in such a three-dimensional structure, an increase in the number of steps due to complicated processes and a decrease in yield due to an increase in level difference are regarded as problems, and realization after 256 Mbits is difficult. Therefore, as one way to further increase the integration without changing the structure of the current DRAM, a method of switching the capacitance dielectric to a ferroelectric having a high dielectric constant has been devised. As a dielectric thin film having a high dielectric constant, Ta 2 O 5 , Y 2 O 3 , HfO 2, etc. were first noticed as a thin film of a high dielectric constant single metal paraelectric oxide. Each dielectric constant is Ta 2
O 5 is 28, Y 2 O 3 is 16, HfO 2 is about 24, which is 4 to 7 times that of SiO 2 .

しかし256MDRAM以降での適用には、立体キャバシタ構造が必要である。これら
の酸化物よりさらに高い比誘電率をもち、DRAMへの適用が期待される材料として、(
BaxSr1-x)TiO3、Pb(ZryTi1-y)O3、(Pba1-a)(ZrbTi1-b)O
3の3種類が有力視されている。また、超電導材料と
非常によく似た結晶構造を持つBi系の層状強誘電体材料も有望であり、特にYl材と称
されるSrBi2TaO9が、低電圧駆動と疲労特性に優れている点から、近年大きく注目
されている。
However, a three-dimensional capacitor structure is necessary for application after 256 MDRAM. As a material having a dielectric constant higher than these oxides and expected to be applied to DRAMs, (
Ba x Sr 1-x) TiO 3, Pb (Zr y Ti 1-y) O 3, (Pb a L 1 -a) (Zr b Ti 1-b) O
Three types of 3 are considered promising. A Bi-based layered ferroelectric material having a crystal structure very similar to that of a superconducting material is also promising. In particular, SrBi 2 TaO 9 called Yl material is excellent in low voltage driving and fatigue characteristics. In recent years, it has attracted much attention.

一般にSrBi2TaO9強誘電体薄膜形成は、実用的かつ将来性のあるMOCVD(有
機金属気相成長)法で行われている。
In general, the SrBi 2 TaO 9 ferroelectric thin film is formed by a practical and promising MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) method.

強誘電体薄膜の原料は、一般的に3種類の有機金属錯体Sr(DPM)2、Bi(C6
53及びTa(OC255であり、それぞれTHF(テトラヒドロフラン)溶剤に溶か
し、溶液として使用されている。なお、DPMはジビバイロイメタンの略である。
The raw material for the ferroelectric thin film is generally three kinds of organometallic complexes Sr (DPM) 2 and Bi (C 6 H
5 ) 3 and Ta (OC 2 H 5 ) 5 , each dissolved in a THF (tetrahydrofuran) solvent and used as a solution. Note that DPM is an abbreviation for dibibyromethane.

それぞれの材料特性を表1に示す。   The respective material properties are shown in Table 1.

表1
沸点(℃)/圧力(mmHg) 融点(℃)

Sr(DPM)2 242/14 78
Bi(C6H5)3 270〜280/1 201
Ta(OC2H5)5 146/0.15 22
THF 67 −109
Table 1
Boiling point (° C) / Pressure (mmHg) Melting point (° C)

Sr (DPM) 2 242/14 78
Bi (C 6 H 5 ) 3 270-280 / 1 201
Ta (OC 2 H 5 ) 5 146 / 0.15 22
THF 67-109

MOCVD法に用いる装置は、SrBi2TaO9薄膜原料を気相反応及び表面反応させ
成膜を行わせる反応部、SrBi2TaO9 薄膜原料並びに酸化剤を反応部へ供給する供
給部、反応部での生成物を採取する回収部から構成される。
The apparatus used for the MOCVD method is a reaction part for forming a film by subjecting a SrBi 2 TaO 9 thin film material to gas phase reaction and surface reaction, SrBi 2 TaO 9. It is composed of a supply section for supplying the thin film raw material and the oxidizing agent to the reaction section, and a recovery section for collecting the product in the reaction section.

そして、供給部は薄膜原料を気化させるための気化器が設けられている。   The supply unit is provided with a vaporizer for vaporizing the thin film raw material.

従来、気化器に関する技術としては、図12に示すものが知られている。図12(a)
に示すものはメタルフィルター式と称されるものであり、周囲に存在する気体とSrBi
2TaO9 強誘電体薄膜原料溶液との接触面積を増加させる目的で用いられたメタルフィ
ルターに、所定の温度に加熱された原料溶液を滴下することにより気化を行う方法である
Conventionally, a technique shown in FIG. 12 is known as a technique related to a vaporizer. FIG. 12 (a)
What is shown in the figure is what is called a metal filter type, the gas present in the surroundings and SrBi
2 TaO 9 In this method, vaporization is performed by dropping a raw material solution heated to a predetermined temperature onto a metal filter used for the purpose of increasing the contact area with the ferroelectric thin film raw material solution.

しかし、この技術においては、数回の気化でメタルフィルターが詰まり、長期使用に耐
えられないという問題を有している。
However, this technique has a problem that the metal filter is clogged after several vaporizations and cannot be used for a long time.

図12(b)は原料溶液に30kgf/cm2の圧力をかけて10μmの細孔から原料
溶液を放出させ膨張によって原料溶液を気化させる技術である。
FIG. 12B shows a technique for applying a pressure of 30 kgf / cm 2 to the raw material solution to release the raw material solution from 10 μm pores and vaporize the raw material solution by expansion.

しかし、この技術においては、数回の使用により細孔が詰まり、やはり長期の使用に耐
えられないという問題を有している。
However, this technique has a problem that the pores are clogged after several uses, and cannot be used for a long time.

また、原料溶液が、複数の有機金属錯体の混合溶液、例えば、Sr(DPM)2/TH
FとBi(C653/THFとTa(OC255/THFの混合溶液であり、この混合
溶液を加熱によって気化する場合、蒸気圧の最も高い溶剤(この場合THF)がいち速く
気化し、加熱面上には有機金属錯体が析出付着するため反応部への安定な原料供給ができ
ないという問題が生ずる。
The raw material solution is a mixed solution of a plurality of organometallic complexes, for example, Sr (DPM) 2 / TH
It is a mixed solution of F and Bi (C 6 H 5 ) 3 / THF and Ta (OC 2 H 5 ) 5 / THF. When this mixed solution is vaporized by heating, the solvent having the highest vapor pressure (in this case, THF) However, since the organometallic complex is deposited on the heating surface, a problem arises in that a stable raw material cannot be supplied to the reaction section.

さらに、MOCVDにおいて、均一性に優れた膜を得るためには原料溶液が均一に分散
した気化ガスを得ることが要請される。しかし、上記従来技術では必ずしもかかる要請に
応えきれていない。
Further, in MOCVD, in order to obtain a film having excellent uniformity, it is required to obtain a vaporized gas in which the raw material solution is uniformly dispersed. However, the above prior art cannot always meet such a request.

本発明は、目詰まりなどを起こすことがなく長期使用が可能であり、かつ、反応部への
安定的な原料供給が可能なMOCVD用気化器を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a vaporizer for MOCVD that can be used for a long time without causing clogging and the like and can stably supply a raw material to a reaction section.

本発明は、原料溶液が均一に分散した気化ガスを得ることができるMOCVD用気化器
及び原料溶液の気化方法を提供することを目的とする。
An object of this invention is to provide the vaporizer for MOCVD which can obtain the vaporization gas in which the raw material solution was disperse | distributed uniformly, and the vaporization method of a raw material solution.

請求項1に係る発明は、原料溶液を含むガスを加熱して気化する気化管と、
前記原料溶液を含むガスを前記気化管に供給するためのガス通路と、
を有する気化器であって、
前記ガス通路は、円筒状中空部内に、表面に溝が形成されているロッドをはめ込むこと
により形成されていることを特徴とする気化器である。
請求項2に係る発明は、原料溶液を含むガスを加熱して気化する気化管と、
前記気化管に、前記原料溶液を含むガスを供給するためのガス通路と、
を有する気化器であって、
前記ガス通路は、表面にを有する円筒状中空部内に、ロッドをはめ込むことにより形
成されていることを特徴とする気化器である
請求項3に係る発明は、前記ガス通路に連通する原料供給孔を有する請求項1又は2記
載の気化器である。
請求項4に係る発明は、前記溝は、前記ロッドの長手方向中心軸と平行に形成されてい
る請求項1ないし3のいずれか1項記載の気化器である。
請求項5に係る発明は、前記溝は複数形成されている請求項1ないし3のいずれか1項
記載の気化器である。
請求項6に係る発明は、前記複数の溝の一つには有機溶媒を供給するようにした請求項
5記載の気化器である。
請求項7に係る発明は、請求項1ないし6のいずれか1項記載の気化器を有する薄膜の
形成装置である。
請求項8に係る発明は、請求項1ないし6のいずれか1項記載の気化器を有するMOCVD
装置である。
The invention according to claim 1 is a vaporization tube that heats and vaporizes a gas containing a raw material solution;
A gas passage for supplying a gas containing the raw material solution to the vaporization pipe;
A vaporizer having
The gas passage is a carburetor formed by fitting a rod having a groove formed on a surface thereof into a cylindrical hollow portion.
The invention according to claim 2 is a vaporization tube for heating and vaporizing a gas containing a raw material solution;
A gas passage for supplying a gas containing the raw material solution to the vaporizing tube;
A vaporizer having
The gas passage is a cylindrical hollow portion having a groove on the surface, a carburetor characterized in that it is formed by fitting the rod.
The invention according to claim 3 is the vaporizer according to claim 1 or 2, further comprising a raw material supply hole communicating with the gas passage.
The invention according to claim 4 is the carburetor according to any one of claims 1 to 3, wherein the groove is formed in parallel with a longitudinal central axis of the rod.
The invention according to claim 5 is the vaporizer according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the grooves are formed.
The invention according to claim 6 is the vaporizer according to claim 5, wherein an organic solvent is supplied to one of the plurality of grooves.
A seventh aspect of the present invention is a thin film forming apparatus having a vaporizer according to any one of the first to sixth aspects.
The invention according to claim 8 is an MOCVD having the vaporizer according to any one of claims 1 to 6.
Device.

本発明によれば、目詰まりなどを起こすことがなく長期使用が可能であり、かつ、反応
部への安定的な原料供給が可能なMOCVD用気化器を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vaporizer for MOCVD which can be used for a long term without causing clogging etc. and can supply a raw material stably to a reaction part can be provided.

本発明によれば、有機金属材料が均一分散された気化ガスを得ることができる。   According to the present invention, a vaporized gas in which an organometallic material is uniformly dispersed can be obtained.

(実施例1)
図1に実施例1に係るMOCVD用気化器を示す。
Example 1
FIG. 1 shows a vaporizer for MOCVD according to the first embodiment.

本例では、分散部を構成する分散部本体1の内部に形成されたガス通路2と、
ガス通路2に加圧されたキャリアガス3を導入するためのガス導入口4と、
ガス通路2を通過するキャリアガスに原料溶液5を供給するための手段(原料供給孔)
6と、
分散された原料溶液5を含むキャリアガスを気化部22に送るためのガス出口7と、
ガス通路2内を流れるキャリアガスを冷却するための手段(冷却水)18と、
を有する分散部8と、
一端がMOCVD装置の反応管に接続され、他端が分散部8のガス出口7に接続された
気化管20と、
気化管20を加熱するための加熱手段(ヒータ)21と、
を有し、前記分散部8から送られてきた、原料溶液が分散されたキャリアガスを加熱して
気化させるための気化部22と、
を有する。
In this example, the gas passage 2 formed inside the dispersion part main body 1 constituting the dispersion part,
A gas inlet 4 for introducing a pressurized carrier gas 3 into the gas passage 2;
Means (raw material supply hole) for supplying the raw material solution 5 to the carrier gas passing through the gas passage 2
6 and
A gas outlet 7 for sending a carrier gas containing the dispersed raw material solution 5 to the vaporization section 22;
Means (cooling water) 18 for cooling the carrier gas flowing in the gas passage 2;
A dispersion unit 8 having
A vaporization tube 20 having one end connected to the reaction tube of the MOCVD apparatus and the other end connected to the gas outlet 7 of the dispersion unit 8;
A heating means (heater) 21 for heating the vaporizing tube 20;
A vaporizing section 22 for heating and vaporizing the carrier gas in which the raw material solution is dispersed, which is sent from the dispersing section 8;
Have

以下、本実施例をより詳細に説明する。   Hereinafter, this embodiment will be described in more detail.

本例では、分散部本体1の内部に4.50mm径の孔(円筒状中空部)をあけ、その孔
の中心に位置するように、孔の内径よりも大きな外径を有する(4.48mm径)ロッド
10を埋め込む。分散部本体とロッド10との間に形成された空間によりガス通路2が形
成される。ロッド10はビス9a,9b,9c,9dにより固定されている。なお、ガス
通路2の幅は0.01mmとなる。
In this example, a hole (cylindrical hollow part) having a diameter of 4.50 mm is formed in the dispersion part main body 1 and has an outer diameter larger than the inner diameter of the hole so as to be located at the center of the hole (4.48 mm). Diameter) The rod 10 is embedded. A gas passage 2 is formed by a space formed between the dispersion portion main body and the rod 10. The rod 10 is fixed by screws 9a, 9b, 9c, 9d. The width of the gas passage 2 is 0.01 mm.

なお、ガス通路の幅としては、0.005〜0.10mmが好ましい。0.005mm
未満では加工が困難である。0.10mmを超えるとキャリアガスを高速化するために高
圧のキャリアガスを用いる必要が生じてしまう。
In addition, as a width | variety of a gas channel, 0.005-0.10 mm is preferable. 0.005mm
If it is less than this, processing is difficult. If it exceeds 0.10 mm, it is necessary to use a high-pressure carrier gas in order to increase the carrier gas speed.

このガス通路2の一端にはガス導入口4が設けられている。ガス導入口4にはキャリア
ガス(例えばN2,Ar)源(図示せず)が接続されている。
A gas inlet 4 is provided at one end of the gas passage 2. A carrier gas (for example, N 2 , Ar) source (not shown) is connected to the gas inlet 4.

分散部本体1のほぼ中央の側部には、ガス通路2に連通せしめて原料供給孔6を設けて
あり、原料溶液5をガス通路2に滴下して、原料溶液5をガス通路2を通過するキャリア
ガスに原料溶液5を分散させることができる。
A material supply hole 6 is provided at a substantially central side portion of the dispersion main body 1 so as to communicate with the gas passage 2. The raw material solution 5 is dropped into the gas passage 2 and the raw material solution 5 passes through the gas passage 2. The raw material solution 5 can be dispersed in the carrier gas.

ガス通路2の一端には、気化部22の気化管20に連通するガス出口7が設けられてい
る。
At one end of the gas passage 2, a gas outlet 7 communicating with the vaporization pipe 20 of the vaporization unit 22 is provided.

分散部本体1には、冷却水18を流すための空間11が形成されており、この空間内に
冷却水8を流すことによりガス通路2内を流れるキャリアガスを冷却する。あるいはこの
空間の代わりに例えばペルチェ素子等を設置し冷却してもよい。分散部8のガス通路2内
は気化部22のヒータ21による熱影響を受けるためガス通路2内において原料溶液の溶
剤と有機金属錯体との同時気化が生ずることなく、溶剤のみの気化が生じてしまう。そこ
で、ガス通路2内を流れれる原料溶液が分散したキャリアガスを冷却することにより溶剤
のみの気化を防止する。特に、原料供給孔6より下流側の冷却が重要であり、少なくとも
原料供給孔6の下流側の冷却を行う。冷却温度は、溶剤の沸点以下の温度である。例えば
、THFの場合67℃以下である。特に、ガス出口7における温度が重要である。
A space 11 for flowing the cooling water 18 is formed in the dispersion unit main body 1, and the carrier gas flowing in the gas passage 2 is cooled by flowing the cooling water 8 in this space. Alternatively, for example, a Peltier element or the like may be installed and cooled instead of this space. Since the inside of the gas passage 2 of the dispersion portion 8 is affected by the heat of the heater 21 of the vaporization portion 22, the solvent of the raw material solution and the organometallic complex are not simultaneously vaporized in the gas passage 2. End up. Therefore, by cooling the carrier gas in which the raw material solution flowing in the gas passage 2 is dispersed, vaporization of only the solvent is prevented. In particular, cooling downstream of the raw material supply holes 6 is important, and at least cooling of the downstream of the raw material supply holes 6 is performed. The cooling temperature is a temperature below the boiling point of the solvent. For example, in the case of THF, it is 67 ° C. or lower. In particular, the temperature at the gas outlet 7 is important.

また、分散部を冷却することにより、長期間にわる使用に対してもガス通路内(特にガ
ス出口)における炭化物による閉塞を生ずることがない。
In addition, by cooling the dispersion part, even if it is used for a long period of time, clogging with carbides in the gas passage (especially the gas outlet) does not occur.

分散部本体1の下流側において、分散部本体1は気化管20に接続されている。分散部
本体1と気化管20との接続は継手24により行われ、この部分が接続部23となる。
The dispersion unit body 1 is connected to the vaporizing tube 20 on the downstream side of the dispersion unit body 1. The dispersion part main body 1 and the vaporization pipe 20 are connected by a joint 24, and this part becomes a connection part 23.

気化部22は気化管20と加熱手段(ヒータ)21とから構成される。ヒータ21は気
化管20内を流れる原料溶液が分散したキャリアガスを加熱し気化させるためのヒータで
ある。ヒータ21としては例えばペルチェ素子を気化管20の外周に貼り付けることによ
り構成すればよい。
The vaporization unit 22 includes a vaporization tube 20 and a heating means (heater) 21. The heater 21 is a heater for heating and vaporizing the carrier gas in which the raw material solution flowing in the vaporizing tube 20 is dispersed. For example, the heater 21 may be configured by attaching a Peltier element to the outer periphery of the vaporizing tube 20.

気化管20としては、例えばSUS316Lなどのステンレス鋼を用いることが好まし
い。気化管20の寸法は適宜決定すればよいが、例えば、外径3/4インチ、長さ100
mmのものを用いればよい。
As the vaporizing tube 20, for example, stainless steel such as SUS316L is preferably used. The dimensions of the vaporizing tube 20 may be appropriately determined. For example, the outer diameter is 3/4 inch and the length is 100.
What is necessary is just to use the thing of mm.

気化管20の下流側端はMOCVD装置の反応管に接続されるが、本例では気化管20
に酸素供給手段として酸素供給口25を設けてあり、所定の温度に加熱された酸素をキャ
リアガスに混入せしめる得るようにしてある。
The downstream end of the vaporization tube 20 is connected to the reaction tube of the MOCVD apparatus. In this example, the vaporization tube 20 is used.
An oxygen supply port 25 is provided as an oxygen supply means so that oxygen heated to a predetermined temperature can be mixed into the carrier gas.

まず、気化器への原料溶液の供始について述べる。   First, the start of the raw material solution to the vaporizer will be described.

図3に示すように、原料供給口6には、それぞれ、リザーブタンク32a,32b,3
2c,32dが、マスフローコントローラ30a,30b,30c,30d及びバルブ3
1a,31b,31c,31dを介して接続されている。
As shown in FIG. 3, the raw material supply port 6 has reserve tanks 32a, 32b, 3 respectively.
2c, 32d are mass flow controllers 30a, 30b, 30c, 30d and valve 3
They are connected via 1a, 31b, 31c, 31d.

また、それぞれのリザーブタンク32a,32b,32c,32dにはキャリアガスボ
ンベ33に接続されている。
Each reserve tank 32a, 32b, 32c, 32d is connected to a carrier gas cylinder 33.

リザーブタンクの詳細を図4に示す。   The details of the reserve tank are shown in FIG.

リザーブタンクには、原料溶液が充填されており、それぞれのリザーパータンク(内容
積300cc、SUS製に3kgf/cm2のキャリアガスを送り込む。リザーブータン
ク内はキャリアガスにより加圧されるため、原料溶液は溶液と接している側の管内を押し
上げられ液体用マスフローコントロ―ラ(STEC製、フルスケール流量0.2cc/m
in)まで圧送され、ここで流量が制御され、気化器の原料供給入口29から原料供給孔
6に輸送される。
The reserve tank is filled with the raw material solution, and each reserve tank (with an internal volume of 300 cc, 3 kgf / cm 2 of carrier gas is supplied to SUS. The inside of the reserve tank is pressurized by the carrier gas. The raw material solution is pushed up in the tube on the side in contact with the solution, and is a liquid mass flow controller (manufactured by STEC, full scale flow rate 0.2 cc / m
in), where the flow rate is controlled and transported to the raw material supply hole 6 from the raw material supply inlet 29 of the vaporizer.

マスフローコントロ―ラ(STEC製、フルスケール流量2L/min)で一定流量に
制御されたキャリアガスによって反応部へ輸送される。同時にマスフロ―コントロ―ラ(
STEC製、フルスケール流量2L/minで―定流量に制御された酸素(酸化剤)も反
応部へ輸送する。
It is transported to the reaction section by a carrier gas controlled at a constant flow rate by a mass flow controller (manufactured by STEC, full scale flow rate 2 L / min). At the same time, the mass flow controller (
Made by STEC at a full scale flow rate of 2 L / min-oxygen (oxidant) controlled at a constant flow rate is also transported to the reaction zone.

原料溶液は、溶剤であるTHFに常温で液体または固体状の有機金属錯体を溶解してい
るため、そのまま放置しておくとTHF溶剤の蒸発によって有機金属錯体が析出し、最終
的に固形状になる。したがって原液と接触した配管内が、これによって配管の閉塞などを
生ずることが想定される。よって配管の閉塞を抑制するためには、成膜作業終了後の配管
内および気化器内をTHFで洗浄すればよいと考え、洗浄ラインを設けてある。洗浄は、
液体用マスフロ―コントローラの出口側から気化器までの区間とし、作業終了後にTHF
で洗い流すものである。
In the raw material solution, a liquid or solid organometallic complex is dissolved in THF as a solvent at room temperature. If left as it is, the organometallic complex is precipitated by evaporation of the THF solvent, and finally becomes solid. Become. Therefore, it is assumed that the inside of the pipe in contact with the undiluted solution causes the pipe to be blocked. Therefore, in order to suppress the blockage of the pipe, it is considered that the inside of the pipe and the vaporizer after the film forming operation should be washed with THF, and a washing line is provided. Cleaning
The section from the outlet side of the liquid mass flow controller to the vaporizer, and THF
It will be washed away.

バルブ31b,31c,31dを開とし、リザーブタンク32b,32c,32d内に
キャリアガスを圧送した。原料溶液は、マスフローコントローラ(STEC製 フルスケ
ール流量0.2cc/min)まで圧送され、ここで流量が制御され、溶液原料を気化器
の原料供給孔6に輸送される。
The valves 31b, 31c and 31d were opened, and the carrier gas was pumped into the reserve tanks 32b, 32c and 32d. The raw material solution is pumped to a mass flow controller (full scale flow rate 0.2 cc / min manufactured by STEC), where the flow rate is controlled and the solution raw material is transported to the raw material supply hole 6 of the vaporizer.

一方、キャリアガスを気化器のガス導入口から導入した。なお、キャリアガス側の圧力
をかけすぎるとロッド10が飛び出すおそれがあるため、供給口側の最大圧力は3kgf
/cm2以下とすることが好ましく、このとき通過可能な最大流量はおよそ1200cc
/minであり、ガス通路2の通過流速は百数十m/sまで達する。
Meanwhile, a carrier gas was introduced from the gas inlet of the vaporizer. Note that the rod 10 may pop out if too much pressure on the carrier gas side is applied, so the maximum pressure on the supply port side is 3 kgf.
/ Cm 2 or less, and the maximum flow rate that can be passed at this time is approximately 1200 cc.
/ Min, and the flow velocity of the gas passage 2 reaches up to several hundreds of m / s.

気化器のガス通路2を流れるキャリアガスに原料供給孔6から原料溶液が滴下すると原
料溶液はキャリアガスの高速流により剪断され、超微粒子化される。その結果原料溶液は
キャリアガス中に超微粒子状態で分散する。原料溶液が超微粒子状態で分散したキャリア
ガス(原料ガス)は高速のまま気化部22に放出される。
When the raw material solution is dripped from the raw material supply hole 6 into the carrier gas flowing through the gas passage 2 of the vaporizer, the raw material solution is sheared by the high-speed flow of the carrier gas and becomes ultrafine particles. As a result, the raw material solution is dispersed in an ultrafine particle state in the carrier gas. The carrier gas (raw material gas) in which the raw material solution is dispersed in an ultrafine particle state is discharged to the vaporizing section 22 at a high speed.

一定流量に制御された3種の原料溶液は、それぞれの原料供給入口29を介して原料供
給孔6からガス通路2に流入し、高速気流となったキャリアガスとともにガス通路を移動
した後、気化部22に放出される。分散部8においても、原料溶液は気化部22からの熱
によって加熱されTHFの蒸発が促進されるため、原料供給入口29から原料供給孔6ま
での区間及びガス通路2の区間を水道水によって冷却する。
The three kinds of raw material solutions controlled at a constant flow rate flow into the gas passage 2 from the raw material supply holes 6 through the respective raw material supply inlets 29, move through the gas passage together with the carrier gas that has become a high-speed air flow, and then vaporize. Released to the part 22. Also in the dispersion unit 8, since the raw material solution is heated by the heat from the vaporization unit 22 and the evaporation of THF is promoted, the section from the raw material supply inlet 29 to the raw material supply hole 6 and the section of the gas passage 2 are cooled by tap water. To do.

分散部8から放出された、キャリアガス中に微粒子状に分散した原料溶液は、ヒータ2
1によって所定の温度に加熱された気化管20内部を輸送中に気化が促進されMOCVD
の反応管に到達する直前に設けられた酸素供給口25からの所定の温度に加熱された酸素
の混入によって混合気体となり、反応管に流入する。
The raw material solution released from the dispersion unit 8 and dispersed in the form of fine particles in the carrier gas is the heater 2
The vaporization is promoted during transportation through the vaporization tube 20 heated to a predetermined temperature by 1 and MOCVD.
The gas is mixed by mixing oxygen heated to a predetermined temperature from the oxygen supply port 25 provided immediately before reaching the reaction tube, and flows into the reaction tube.

排気口42から真空ポンプ(図示せず)を接続し、約20分間の減圧操作により反応管
44内の水分などの不純物を取り除き、排気口42下流のバルブ40を閉じた。
A vacuum pump (not shown) was connected from the exhaust port 42, impurities such as moisture in the reaction tube 44 were removed by a decompression operation for about 20 minutes, and the valve 40 downstream of the exhaust port 42 was closed.

気化器に冷却水を約400cc/minで流した。一方、3kgf/cm2のキャリア
ガスを495cc/minで流し、反応管44内をキャリアガスで十分満たした後、バル
ブ40を開放した。ガス出口7における温度は67℃より低かった。
Cooling water was passed through the vaporizer at about 400 cc / min. On the other hand, a carrier gas of 3 kgf / cm 2 was flowed at 495 cc / min to sufficiently fill the reaction tube 44 with the carrier gas, and then the valve 40 was opened. The temperature at the gas outlet 7 was lower than 67 ° C.

気化管20内を200℃、反応管44からガスパック46までの区間及びガスパックを
100℃、反応管44内を300℃〜600℃に加熱した。
The inside of the vaporization tube 20 was heated to 200 ° C., the section from the reaction tube 44 to the gas pack 46 and the gas pack were heated to 100 ° C., and the inside of the reaction tube 44 was heated to 300 ° C. to 600 ° C.

リザーブタンク内をキャリアガスで加圧し、マスフローコントローラで所定の液体を流
した。
The inside of the reserve tank was pressurized with a carrier gas, and a predetermined liquid was flowed with a mass flow controller.

Sr(DPM)2、Bi(C653、Ta(OC255、THFをそれぞれ0.04
cc/min、0.08cc/min、0.08cc/min、0.2cc/minの流
量で流した。
Sr (DPM) 2 , Bi (C 6 H 5 ) 3 , Ta (OC 2 H 5 ) 5 and THF are each 0.04%.
The flow rate was cc / min, 0.08 cc / min, 0.08 cc / min, 0.2 cc / min.

20分後ガスパック46直前のバルブを開きガスパック46内に反応生成物を回収し、
ガスクロマトグラフにて分析し、検出された生成物と反応理論に基づき検討した反応式中
の生成物が一致するかどうかを調べた。その結果、本例においては、検出された生成物と
反応理論に基づき検討した反応式中の生成物はよく一致した。
After 20 minutes, the valve immediately before the gas pack 46 is opened and the reaction product is collected in the gas pack 46.
It was analyzed by gas chromatograph, and it was examined whether the detected product and the product in the reaction formula examined based on the reaction theory coincided. As a result, in this example, the detected product and the product in the reaction formula examined based on the reaction theory agreed well.

また、分散部本体1のガス出口7側の外面における炭化物の付着量を測定した。その結
果、炭化物の付着量はごくわずかであった。
Moreover, the adhesion amount of the carbide | carbonized_material in the outer surface by the side of the gas outlet 7 of the dispersion part main body 1 was measured. As a result, the adhesion amount of carbide was very small.

(比較例1)
本例では、図1に示す装置において、冷却手段を取り除いた装置を用いて実施例1と同
様の実験を行った。
(Comparative Example 1)
In this example, an experiment similar to that of Example 1 was performed using the apparatus shown in FIG.

本例においては、検出された生成物と反応理論に基づき検討した反応式中の生成物は不
十分であった。
In this example, the detected product and the product in the reaction formula examined based on the reaction theory were insufficient.

また、分散部本体1のガス出口7側の外面における炭化物の付着量を測定した結果は、
炭化物の付着量は実施例1の場合の約5倍であった。
In addition, the result of measuring the amount of carbide adhering on the outer surface of the dispersion unit body 1 on the gas outlet 7 side is:
The amount of carbide deposited was about five times that in Example 1.

(実施例2)
図5に実施例2に係るMOCVD用気化器を示す。
(Example 2)
FIG. 5 shows a vaporizer for MOCVD according to the second embodiment.

実施例1では接続部23についてもヒータ21による加熱を行っていたが、本例では、
気化部22の外周にのみヒータを設けた。また、接続部23の外周には冷却手段50を設
け、接続部23の冷却を行った。
In Example 1, the connection part 23 was also heated by the heater 21, but in this example,
A heater was provided only on the outer periphery of the vaporizing section 22. Further, a cooling means 50 was provided on the outer periphery of the connecting portion 23 to cool the connecting portion 23.

他の点は実施例1と同様とした。   The other points were the same as in Example 1.

本例においては、検出された生成物と反応理論に基づき検討した反応式中の生成物は実
施例1の場合よりも良好な一致が見られた。
In this example, the detected product and the product in the reaction formula examined based on the reaction theory showed better agreement than in the case of Example 1.

また、分散部本体1のガス出口7側の外面における炭化物の付着量を測定した結果は、
炭化物の付着量は実施例1の場合の約1/3倍であった。
In addition, the result of measuring the amount of carbide adhering on the outer surface of the dispersion unit body 1 on the gas outlet 7 side is:
The amount of carbide deposited was about 1/3 that of Example 1.

(実施例3)
図6に実施例3に係るMOCVD用気化器を示す。
(Example 3)
FIG. 6 shows a vaporizer for MOCVD according to the third embodiment.

本例では、接続部23の内部は、分散部8から気化部22に向かい内径が大きくなるテ
ーパー51をなしている。かかるテーパー51のためその部分のデッドゾーンが無くなり
、原料の滞留を防止することができる。
In this example, the inside of the connection part 23 forms a taper 51 whose inner diameter increases from the dispersion part 8 toward the vaporization part 22. Such a taper 51 eliminates that portion of the dead zone and prevents the stagnation of the raw material.

他の点は実施例1と同様とした。   The other points were the same as in Example 1.

本例においては、検出された生成物と反応理論に基づき検討した反応式中の生成物は実
施例2の場合よりも良好な一致が見られた。
In this example, the detected product and the product in the reaction formula examined based on the reaction theory showed better agreement than the case of Example 2.

また、分散部本体1のガス出口7側の外面における炭化物の付着量を測定した結果は、
炭化物の付着量は皆無に近かった。
In addition, the result of measuring the amount of carbide adhering on the outer surface of the dispersion unit body 1 on the gas outlet 7 side is:
There was almost no deposit of carbide.

(実施例4)
図7にガス通路の変形実施例を示す。
Example 4
FIG. 7 shows a modified embodiment of the gas passage.

図7(a)ではロッド10の表面に溝70を形成してあり、ロッド10の外径を分散部
本体1の内部にあけた孔の内径とほぼ同一としてある。従って、ロッド10を孔にはめ込
むだけで、偏心することなく孔内にロッド10を配置することができる。また、ビスなど
を用いる必要もない。この溝70がガス通路となる。
In FIG. 7A, a groove 70 is formed on the surface of the rod 10, and the outer diameter of the rod 10 is substantially the same as the inner diameter of the hole formed in the dispersion portion main body 1. Therefore, the rod 10 can be disposed in the hole without being eccentric only by fitting the rod 10 into the hole. Further, there is no need to use screws or the like. This groove 70 becomes a gas passage.

なお、溝70はロッド10の長手方向中心軸と平行に複数本形成してもよいが、ロッド
10の表面に螺旋状に形成してもよい。螺旋状の場合にはより均一性に優れた原料ガスを
得ることができる。
A plurality of grooves 70 may be formed in parallel with the longitudinal center axis of the rod 10, but may be formed in a spiral shape on the surface of the rod 10. In the case of a spiral shape, it is possible to obtain a raw material gas that is more uniform.

図7(b)はロッド10に突部を設けた例である。突部の最も大きな径を分散部本体1
の内部にあけた孔の内径とほぼ同一としてある。突部と突部との間と孔の内面とで形成さ
れる空間がガス通路となる。
FIG. 7B shows an example in which a protrusion is provided on the rod 10. Dispersion body 1 with the largest diameter of the protrusion
The inside diameter of the hole is almost the same as the inner diameter of the hole. A space formed between the protrusion and the protrusion and the inner surface of the hole is a gas passage.

なお、(a),(b)に示した例は、ロッド10の表面に加工を施してた例であるが、
ロッドとして断面円形のものを用い、孔の方に凹部を設けてガス通路としてもよいことは
いうまでもない。
In addition, although the example shown to (a) and (b) is an example which processed the surface of the rod 10,
Needless to say, a rod having a circular cross section may be used, and a recess may be provided in the hole to provide a gas passage.

(実施例5)
図8に基づき実施例5を説明する。
(Example 5)
Example 5 will be described with reference to FIG.

本例のMOCVD用気化器は、
内部に形成されたガス通路と、
ガス通路に加圧されたキャリアガス3を導入するためのガス導入口4と、
ガス通路に原料溶液5a,5bを供給するための手段と、
原料溶液5a、5bを含むキャリアガスを気化部22に送るためのガス出口7と、
を有する分散部8と、
一端がMOCVD装置の反応管に接続され、他端が前ガス出口7に接続された気化管2
0と、
気化管20を加熱するための加熱手段と、
を有し、
分散部8から送られてきた、原料溶液を含むキャリアガスを加熱して気化させるための
気化部22と、
を有し、
分散部8は、円筒状中空部を有する分散部本体1と、円筒状中空部の内径より小さな外
径を有するロッド10とを有し、
ロッド10の外周の気化器22側に1又は2以上の螺旋状の溝60を有し、
ロッド10は該円筒状中空部に挿入されている。
The vaporizer for MOCVD in this example is
A gas passage formed inside;
A gas inlet 4 for introducing a pressurized carrier gas 3 into the gas passage;
Means for supplying the raw material solutions 5a and 5b to the gas passage;
A gas outlet 7 for sending a carrier gas containing the raw material solutions 5a and 5b to the vaporizer 22,
A dispersion unit 8 having
A vaporization tube 2 having one end connected to the reaction tube of the MOCVD apparatus and the other end connected to the front gas outlet 7
0,
Heating means for heating the vaporization tube 20;
Have
A vaporization unit 22 for heating and vaporizing the carrier gas containing the raw material solution sent from the dispersion unit 8;
Have
The dispersion part 8 has a dispersion part body 1 having a cylindrical hollow part, and a rod 10 having an outer diameter smaller than the inner diameter of the cylindrical hollow part,
Having one or more spiral grooves 60 on the vaporizer 22 side of the outer periphery of the rod 10,
The rod 10 is inserted into the cylindrical hollow portion.

高速のキャリアガス3が流れるガス通路に原料溶液5が供給されると、原料溶液は剪断
・霧化される。すなわち、液体である原料溶液は、キャリアガスの高速流により剪断され
、粒子化される。粒子化した原料溶液は粒子状態でキャリアガス中に分散しする。この点
は、実施例1と同様である。
When the raw material solution 5 is supplied to the gas passage through which the high-speed carrier gas 3 flows, the raw material solution is sheared and atomized. That is, the raw material solution which is a liquid is sheared and granulated by a high-speed flow of the carrier gas. The particulate raw material solution is dispersed in a carrier gas in a particulate state. This is the same as in the first embodiment.

なお、剪断・霧化を最適に行うためには、次ぎの条件が好ましい。   In order to perform shearing and atomization optimally, the following conditions are preferable.

原料溶液5の供給は、0.01〜1cc/minで行うことが好ましく、0.05〜0
.5c/minで行うことがより好ましく、0.1〜0.3cc/minで行うことがさ
らに好ましい。複数の原料溶液(溶剤を含む)を同時に供給する場合には、そのトータル
量である。
The supply of the raw material solution 5 is preferably performed at 0.01 to 1 cc / min, and 0.05 to 0
. It is more preferable to carry out at 5 c / min, and it is further more preferable to carry out at 0.1 to 0.3 cc / min. When a plurality of raw material solutions (including a solvent) are supplied simultaneously, the total amount is used.

また、キャリアガスは50〜300m/secの速度で供給することが好ましく、10
0〜200m/secの速度で供給することがより好ましい。
The carrier gas is preferably supplied at a speed of 50 to 300 m / sec.
It is more preferable to supply at a speed of 0 to 200 m / sec.

本例では、ロッド10の外周には、螺旋状の溝60が形成してあり、かつ、分散部本体
1とロッド10との間には隙間空間が存在するため、霧化状態となった原料溶液を含むキ
ャリアガスはこの隙間空間を直進流として直進するとともに、螺旋状の溝60に沿って旋
回流を形成する。
In this example, since the spiral groove 60 is formed on the outer periphery of the rod 10 and there is a gap space between the dispersion portion main body 1 and the rod 10, the raw material in an atomized state The carrier gas containing the solution travels straight in this gap space as a straight flow, and forms a swirl flow along the spiral groove 60.

このように、直進流と旋回流とが併存する状態において霧化した原料溶液はキャリアガ
ス中に一様に分散することを本発明者は見いだしたのである。直進流と旋回流とが併存す
ると何故に一様の分散が得られるのかの理由は必ずしも明らかではないが、次のように考
えられる。旋回流の存在により、流れに遠心力が働き、二次の流れが生じる。この二次の
流れにより、原料及びキャリアガスの混合が促進される。すなわち、旋回流の遠心効果に
より流れに対して直角方向に2次的な派生流が生じ、これによって霧化した原料溶液がキ
ャリアガス中により一様に分散するものと思われる。
Thus, the present inventor has found that the atomized raw material solution is uniformly dispersed in the carrier gas in a state where the straight flow and the swirl flow coexist. The reason why uniform dispersion is obtained when the straight flow and the swirl flow coexist is not necessarily clear, but it is considered as follows. Due to the presence of the swirling flow, centrifugal force acts on the flow, and a secondary flow is generated. This secondary flow facilitates mixing of the raw material and the carrier gas. That is, it is considered that a secondary derivative flow is generated in a direction perpendicular to the flow due to the centrifugal effect of the swirl flow, whereby the atomized raw material solution is more uniformly dispersed in the carrier gas.

以下、本実施例をより詳細に説明する。   Hereinafter, this embodiment will be described in more detail.

本実施例では、一例として4種類の原料溶液5a,5b,5c,5d(5a,5b,5
cは有機金属原料、5dはTHFなどの溶剤原料)をガス通路に供給するように構成され
ている。
In this embodiment, as an example, four kinds of raw material solutions 5a, 5b, 5c, 5d (5a, 5b, 5
c is an organic metal raw material, and 5d is a solvent raw material such as THF).

それぞれ霧化し、超微粒子状となった原料溶液を含むキャリアガス(「原料ガス」とい
う)を混合するために、本例では、ロッド10の原料供給孔6に対応する部分の下流部分
に螺旋状の溝のない部分を設けてある。この部分はプレミキシング部65となる。プレミ
キシング部65において、3種類の有機金属の原料ガスはある程度混合され、さらに、下
流の螺旋構造の領域において完全な混合原料ガスとなる。均一な混合原料ガスを得るため
には、このミキシング部65の長さは、5〜20mmが好ましく、8〜15mmがより好
ましい。この範囲外の場合、3種類の有機金属の原料ガスのうち1種類のみの濃度が高い
混合原料ガスが気化部22に送られてしまうことがある。
In this example, in order to mix the carrier gas (hereinafter referred to as “raw material gas”) containing the raw material solution atomized into ultrafine particles, in this example, a spiral shape is formed in the downstream portion of the portion corresponding to the raw material supply hole 6 of the rod 10. The part without the groove is provided. This portion becomes the premixing unit 65. In the premixing section 65, the three kinds of organic metal source gases are mixed to some extent, and further become a complete mixed source gas in the region of the downstream spiral structure. In order to obtain a uniform mixed raw material gas, the length of the mixing portion 65 is preferably 5 to 20 mm, and more preferably 8 to 15 mm. When out of this range, a mixed source gas having a high concentration of only one of the three types of organometallic source gases may be sent to the vaporizer 22.

本例では、ロッド10の上流側の端部66には、平行部67とテーパ部58とを設けて
ある。分散部本体1の円筒中空部にも平行部67とテーパー部58に対応した、ロッド1
0の平行部67の外径と同じ内径の平行部と、ロッド10のテーパーと同じテーパのテー
パ部とを設けてある。従って、ロッド10を図面上左側から挿入すれば、ロッド10は分
散部本体1の中空部内に保持される。
In this example, a parallel portion 67 and a tapered portion 58 are provided at the upstream end portion 66 of the rod 10. The rod 1 corresponding to the parallel part 67 and the taper part 58 also in the cylindrical hollow part of the dispersion part main body 1
A parallel portion having the same inner diameter as the outer diameter of the zero parallel portion 67 and a tapered portion having the same taper as the taper of the rod 10 are provided. Therefore, when the rod 10 is inserted from the left side of the drawing, the rod 10 is held in the hollow portion of the dispersion portion body 1.

本例では、実施例1の場合とは異なり、ロッド10にテーパを設けて保持しているため
、3kgf/cm2よりも高圧のキャリアガスを用いてもロッド10の移動を防止するこ
とができる。すなわち、図8に示す保持技術を採用すれば、3kg/cm2以上の圧力で
キャリアガスを流すことができる。その結果、より高速のキャリアガスの供給が可能とな
る。すなわち、50〜300mm/sの高速のキャリアガスの供給も可能となる。前記し
た他の実施例においてもこの保持技術を採用すれば同様である。
In this example, unlike the case of Example 1, since the rod 10 is tapered and held, the rod 10 can be prevented from moving even if a carrier gas having a pressure higher than 3 kgf / cm 2 is used. . That is, if the holding technique shown in FIG. 8 is adopted, the carrier gas can be flowed at a pressure of 3 kg / cm 2 or more. As a result, higher-speed carrier gas can be supplied. That is, a high-speed carrier gas of 50 to 300 mm / s can be supplied. The same applies to the other embodiments described above if this holding technique is adopted.

なお、ロッド10の原料供給孔6に対応する部分には、図9(b)に示すように、キャ
リアガスの通路として溝67a,67b,67c,67dを形成しておく。各溝67a,
67b,67c,67の深さとしては、0.005〜0.1mmが好ましい。0.005
mm未満では溝の成形加工が困難となる。また、0.01〜0.05がより好ましい。こ
の範囲とすることにより目詰まりなどの発生がなくなる。また、高速流が得られやすい。
As shown in FIG. 9B, grooves 67a, 67b, 67c, 67d are formed in the portion of the rod 10 corresponding to the raw material supply holes 6 as carrier gas passages. Each groove 67a,
The depth of 67b, 67c, 67 is preferably 0.005 to 0.1 mm. 0.005
If it is less than mm, it is difficult to form the groove. Moreover, 0.01-0.05 is more preferable. By setting this range, clogging and the like are eliminated. Moreover, a high-speed flow is easy to be obtained.

ロッド10の保持、ガス通路の形成については、実施例1における図1に示す構成その
他の構成を採用してもかまわない。
Regarding the holding of the rod 10 and the formation of the gas passage, the configuration shown in FIG.

螺旋状の溝60は、図9(a)に示すように、1本でもよいが、図10に示すように複
数本でもよい。また、螺旋状の溝を複数本形成する場合には、クロスさせてもよい。クロ
スさせた場合には、より均一に分散した原料ガスが得られる。
The spiral groove 60 may be one as shown in FIG. 9A, or may be a plurality as shown in FIG. Further, when a plurality of spiral grooves are formed, they may be crossed. In the case of crossing, a more uniformly dispersed source gas can be obtained.

螺旋状の溝60の寸法・形状には特に限定されず、図9(c)に示した寸法・形状が一
例としてあげられる。
The dimensions and shape of the spiral groove 60 are not particularly limited, and the dimensions and shape shown in FIG. 9C are given as an example.

なお、本例では、図8に示すとおり、ガス通路は、冷却水18により冷却している。   In this example, the gas passage is cooled by cooling water 18 as shown in FIG.

また、本例では、分散部22の入口手前において、拡張部69を独立して設けてある。
この拡張部69は実施例3において、述べた原料ガスの滞留を防止するための部分である
。もちろん、拡張部69を独立して設ける必要はなく、図6に示したように一体化した構
成としてもよい。
Further, in this example, the expansion unit 69 is provided independently before the entrance of the dispersion unit 22.
The expansion portion 69 is a portion for preventing the retention of the source gas described in the third embodiment. Of course, it is not necessary to provide the extended portion 69 independently, and an integrated configuration may be employed as shown in FIG.

拡張部69における拡張角度θとしては、5〜10度が好ましい。θがこの範囲内の場
合、旋回流を壊すことなく原料ガスを分散部に供給することができる。
また、θがこの範囲内の場合、拡大による流体抵抗が最小となり、また、デッドの存在が
最小となり、デッドゾーンの存在による渦流の存在を最小にすることができる。なお、θ
としては、6〜7度がより好ましい。なお、図6に示した実施例の場合においても好まし
いθの範囲は同様である。
The expansion angle θ in the expansion part 69 is preferably 5 to 10 degrees. When θ is within this range, the raw material gas can be supplied to the dispersion section without breaking the swirling flow.
Also, when θ is within this range, the fluid resistance due to expansion is minimized, the presence of dead is minimized, and the presence of eddy currents due to the presence of dead zones can be minimized. Θ
Is more preferably 6 to 7 degrees. In the case of the embodiment shown in FIG. 6, the preferable range of θ is the same.

(実施例6)
図8に示す装置を用い、次ぎなる条件で原料溶液及びキャリアガスの供給を行い、原料
ガスにおける均一性を調べた。
(Example 6)
Using the apparatus shown in FIG. 8, the raw material solution and the carrier gas were supplied under the following conditions, and the uniformity in the raw material gas was examined.

原料溶液滴下量:Sr(DPM)2 0.04cc/min
Bi(C653 0.08cc/min
Ta(OC255 0.08cc/min
THF 0.2cc/min
キャリアガス:窒素ガス
10〜350m/s
Raw material solution dripping amount: Sr (DPM) 2 0.04 cc / min
Bi (C 6 H 5 ) 3 0.08cc / min
Ta (OC 2 H 5 ) 5 0.08 cc / min
THF 0.2cc / min
Carrier gas: Nitrogen gas
10-350m / s

気化装置としては図8に示す装置を用いた。ただ、ロッドとしては、図9に示すロッド
において螺旋溝が形成されていないロッドを用いた。
An apparatus shown in FIG. 8 was used as the vaporizer. However, as the rod, a rod in which no spiral groove was formed in the rod shown in FIG. 9 was used.

原料溶液を原料供給孔6から供給するとともにキャリアガスをその速度を各種変化させ
た。なお、原料供給孔からは、溝67aにはSr(DPM)2、溝67bにはBi(C6
53、溝67cにはTa(OC255、溝67dにはTHFをそれぞれ供給した。
The raw material solution was supplied from the raw material supply hole 6 and the speed of the carrier gas was varied. From the raw material supply hole, the groove 67a has Sr (DPM) 2 and the groove 67b has Bi (C 6 H
5 ) 3 and the groove 67c were supplied with Ta (OC 2 H 5 ) 5 and the groove 67d with THF.

気化部における加熱を行わず、ガス出口7において原料ガスを採取し、採取した原料ガ
スにおける原料溶液の粒子径の測定を行った。
The source gas was sampled at the gas outlet 7 without heating in the vaporization section, and the particle diameter of the source solution in the sampled source gas was measured.

その結果を相対値(図12(a)に示す従来例に係る装置を用いた場合を1とする)と
して図11に示す。図11からわかるように、流速を50m/s以上とすることにより分
散粒子径は小さくなり、100m/s以上とすることにより分散粒子径はさらに小さくな
る。ただ、200m/s以上としても分散粒子径は飽和する。従って、100〜200m
/sがより好ましい範囲である。
The result is shown in FIG. 11 as a relative value (1 when the apparatus according to the conventional example shown in FIG. 12A is used). As can be seen from FIG. 11, the dispersed particle size is reduced by setting the flow rate to 50 m / s or more, and the dispersed particle size is further reduced by setting it to 100 m / s or more. However, the dispersed particle diameter is saturated even when the speed is 200 m / s or more. Therefore, 100-200m
/ S is a more preferable range.

(実施例7)
本例では、ロッドとして螺旋溝を形成したロッドを使用した。
(Example 7)
In this example, a rod formed with a spiral groove was used as the rod.

他の点は実施例6と同様とした。   The other points were the same as in Example 6.

実施例6では、溝の延長部において、溝に供給された原料溶液の濃度が濃かった。すな
わち、すなわち、溝67aの延長部では、Sr(DPM)2が、溝67bの延長部ではB
i(C653が、溝67cの延長部ではTa(OC255がそれぞれ他の濃度が高かっ
た。
In Example 6, the concentration of the raw material solution supplied to the groove was high in the extended part of the groove. That is, that is, Sr (DPM) 2 at the extension of the groove 67a, and B at the extension of the groove 67b.
Other concentrations of i (C 6 H 5 ) 3 and Ta (OC 2 H 5 ) 5 were higher in the extension of the groove 67c.

しかし、本例では、螺旋溝の端において得られた混合原料ガスはどの部分においても各
有機金属原料が均一であった。
However, in this example, the mixed metal gas obtained at the end of the spiral groove was uniform in each organometallic raw material in any part.

実施例1に係るMOCVD用気化器の要部を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a main part of a vaporizer for MOCVD according to Example 1. FIG. 実施例1に係るMOCVD用気化器の全体断面図である。1 is an overall cross-sectional view of a vaporizer for MOCVD according to Example 1. FIG. MOCVDのシステム図である。It is a system diagram of MOCVD. リザーブタンクの正面図である。It is a front view of a reserve tank. 実施例2に係るMOCVD用気化器の要部を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a main part of a vaporizer for MOCVD according to Example 2. FIG. 実施例3に係るMOCVD用気化器の要部を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a main part of a vaporizer for MOCVD according to Example 3. FIG. (a),(b)ともに、実施例4に係り、MOCVD用気化器のガス通路の変形例を示す断面図である。(A), (b) is sectional drawing which concerns on Example 4 and shows the modification of the gas channel | path of the vaporizer for MOCVD. 実施例5に係るMOCVD用気化器を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a vaporizer for MOCVD according to Example 5. FIG. 実施例5に係るMOCVD用気化器に使用するロッドを示し、(a)は側面図、(b)はX−X断面図、(c)はY−Y断面図である。The rod used for the vaporizer for MOCVD which concerns on Example 5 is shown, (a) is a side view, (b) is XX sectional drawing, (c) is YY sectional drawing. 図9(a)の変形例を示す側面図である。It is a side view which shows the modification of Fig.9 (a). 実施例6における実験結果を示すグラフである。10 is a graph showing experimental results in Example 6. (a),(b)ともに従来のMOCVD用気化器を示す断面図である。(A), (b) is sectional drawing which shows the conventional vaporizer for MOCVD.

符号の説明Explanation of symbols

1 分散部本体、
2 ガス通路、
3 キャリアガス、
4 ガス導入口、
5 原料溶液、
6 原料供給孔、
7 ガス出口、
8 分散部、
9a,9b,9c,9d ビス、
10 ロッド、
18 冷却するための手段(冷却水)、
20 気化管、
21 加熱手段(ヒータ)、
22 気化部、
23 接続部、
24 継手、
25 酸素導入手段(酸素供給口)、
29 原料供給入口、
30a,30b,30c,30d マスフローコントローラ、
31a,31b,31c,31d バルブ、
32a,32b,32c,32d リザーブタンク、
33 キャリアガスボンベ、
42 排気口、
40 バルブ、
44 反応管、
46 ガスパック、
51 テーパー、
70 溝。
1 Dispersing unit body,
2 gas passage,
3 Carrier gas,
4 Gas inlet,
5 Raw material solution,
6 Raw material supply hole,
7 Gas outlet,
8 Dispersion part,
9a, 9b, 9c, 9d screws,
10 rods,
18 Means for cooling (cooling water),
20 vaporizer tubes,
21 Heating means (heater),
22 Vaporization part,
23 connections,
24 joints,
25 oxygen introduction means (oxygen supply port),
29 Raw material supply inlet,
30a, 30b, 30c, 30d Mass flow controller,
31a, 31b, 31c, 31d valves,
32a, 32b, 32c, 32d reserve tank,
33 Carrier gas cylinder,
42 exhaust port,
40 valves,
44 reaction tubes,
46 Gas pack,
51 taper,
70 groove.

Claims (8)

原料溶液を含むガスを加熱して気化する気化管と、
前記原料溶液を含むガスを前記気化管に供給するためのガス通路と、
を有する気化器であって、
前記ガス通路は、円筒状中空部内に、表面に溝が形成されているロッドをはめ込むこと
により形成されていることを特徴とする気化器。
A vaporizing tube that heats and vaporizes the gas containing the raw material solution;
A gas passage for supplying a gas containing the raw material solution to the vaporization pipe;
A vaporizer having
The gas passage is formed by fitting a rod having a groove formed on a surface thereof into a hollow cylindrical portion.
原料溶液を含むガスを加熱して気化する気化管と、
前記気化管に、前記原料溶液を含むガスを供給するためのガス通路と、
を有する気化器であって、
前記ガス通路は、表面にを有する円筒状中空部内に、ロッドをはめ込むことにより形
成されていることを特徴とする気化器。
A vaporizing tube that heats and vaporizes the gas containing the raw material solution;
A gas passage for supplying a gas containing the raw material solution to the vaporizing tube;
A vaporizer having
The gas passage is formed by fitting a rod into a cylindrical hollow portion having a groove on the surface.
前記ガス通路に連通する原料供給孔を有する請求項1又は2記載の気化器。 The vaporizer according to claim 1, further comprising a raw material supply hole communicating with the gas passage. 前記溝は、前記ロッドの長手方向中心軸と平行に形成されている請求項1ないし3のいず
れか1項記載の気化器。
The vaporizer according to any one of claims 1 to 3, wherein the groove is formed in parallel with a longitudinal central axis of the rod.
前記溝は複数形成されている請求項1ないし3のいずれか1項記載の気化器。 The vaporizer according to claim 1, wherein a plurality of the grooves are formed. 前記複数の溝の一つには有機溶媒を供給するようにした請求項5記載の気化器。 The vaporizer according to claim 5, wherein an organic solvent is supplied to one of the plurality of grooves. 請求項1ないし6のいずれか1項記載の気化器を有する薄膜の形成装置。 A thin film forming apparatus having the vaporizer according to any one of claims 1 to 6. 請求項1ないし6のいずれか1項記載の気化器を有するMOCVD装置。 An MOCVD apparatus comprising the vaporizer according to any one of claims 1 to 6.
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